Заморожена, але рідка: вчені виявили новий стан води

Вода – речовина, без якої неможливе життя на Землі, і водночас одна з найбільших таємниць. Здавалося б, ми знаємо про неї все. Є три стани води: рідкий, твердий, газоподібний. Попри століття досліджень, науковці відкривають нові, незвичайні стани, у яких може перебувати ця проста молекула.

Нещодавно японські дослідники відкрили нову фазу – премельтинг-стан, коли вода може бути одночасно замороженою і рідкою. Деталі розповіло видання Interesting Engineering.

Коли вода потрапляє у надзвичайно вузькі простори – всередину білків, мінералів чи наноматеріалів – вона починає поводитися інакше, ніж у звичному рідкому вигляді. Одним із таких незвичайних станів є так званий “премельтинг-стан”, коли вода перебуває на межі між льодом і рідиною, ніби “зависла” між замерзанням і таненням.

Дослідити це явище було дуже складно, адже звичайні методи не фіксували швидких рухів атомів водню.

Команда з Токійського університету науки під керівництвом професора Макото Тадокоро вперше напряму спостерегла цей стан, використавши сучасну ядерно-магнітну спектроскопію (NMR). Для експерименту вони створили кристали з наноканалами завширшки лише 1,6 нанометра та заповнили їх важкою водою (D₂O).

Результати показали: всередині таких нанопор вода формує тришарову структуру, де молекули водночас зберігають тверді риси льоду, але рухаються майже як у рідині.

“Премельтинг-стан – це нова фаза, у якій замерзлі шари H₂O співіснують із рухливими молекулами води,” – пояснив професор Тадокоро.

Учені виявили, що молекули у цьому стані залишаються на “льодових позиціях”, але обертаються з рідинною швидкістю. Це відкриває нові можливості для науки й технологій.

Контроль над такими структурами може допомогти у:

• створенні нових матеріалів для зберігання газів (водню чи метану);
• розробці штучних газових гідратів;
• вдосконаленні систем нанотехнологій та енергозбереження.

Відкриття японських науковців підтверджує: навіть найпростіші речовини можуть приховувати несподівані властивості.